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Nitrogen-rich roots regulate microbial- and plant-derived carbon in alkali-saline soil under land-use conversions in the Songnen Plain
Soil and Tillage Research ( IF 6.1 ) Pub Date : 2025-01-23 , DOI: 10.1016/j.still.2024.106441
Juan Hu, Yueqi Lv, Siqin Zhao, Yingxin Huang, Qiang Li, Daowei Zhou
Soil and Tillage Research ( IF 6.1 ) Pub Date : 2025-01-23 , DOI: 10.1016/j.still.2024.106441
Juan Hu, Yueqi Lv, Siqin Zhao, Yingxin Huang, Qiang Li, Daowei Zhou
The distributions and influencing factors of microbial- and plant-derived carbon (C) in saline-alkali soil under land use managements in the Songnen Plain have been ignored. Therefore, a 11-year field experiment was used to explore the microbial- and plant-derived C, as well as their relationships with plant residue inputs, soil chemical properties, and microbial biomass (phospholipid fatty acids, PLFAs) in the top 0–20 cm of soil. The experiment included four treatments: maize cropland (MC), alfalfa grassland (AG), Leymus chinensis grassland (LG), and natural restored grassland (RG), each replicated thrice. Results showed that the contents of microbial- and plant-derived C in AG, LG, and RG plots were significantly higher than those in the MC plot. The content of microbial-derived C in the RG plot was 73.60 % higher than that in the AG plot and 10.28 % higher than that in the LG plot (p < 0.05). The content of plant-derived C in the LG plot was 55.23 % and 29.43 % higher than that in the AG plot and RG plot, respectively (p < 0.05). The lowest ratios of (Ad/Al)v and (Ad/Al)s were observed in the LG plot (p < 0.05). The Pearson’s analysis, structural equation models, and random forest models revealed that soil available nitrogen, caused by nitrogen content in root and root inputs, primarily explained the variation in microbial-derived C. The increase in fungal-PLFAs, caused by aboveground inputs, positively correlated with microbial-derived C. The root inputs directly or indirectly caused the variation of plant-derived C by influencing the G+ /G- ratio. In conclusion, converting cropland to natural restored grassland resulted in the highest microbial-derived C, due to higher fungal biomass and lower soil available nitrogen, which was more conducive to SOC sequestration in alkali-saline soil in the Songnen Plain.
中文翻译:
松嫩平原土地利用转换下,富氮根系调节碱盐渍土壤中的微生物和植物衍生碳
松嫩平原土地利用管理下盐碱土中微生物和植物衍生碳 (C) 的分布及其影响因素被忽略。因此,采用了一项为期 11 年的田间试验来探索微生物和植物来源的碳,以及它们与土壤顶部 0-20 cm 中植物残留物输入、土壤化学性质和微生物生物量(磷脂脂肪酸,PLFAs)的关系。试验包括玉米耕地 (MC)、苜蓿草地 (AG)、羊草草地 (LG) 和自然恢复草地 (RG) 4 个处理,每个处理重复 3 次。结果表明,AG、LG 和 RG 样地微生物来源和植物来源的 C 含量显著高于 MC 样地。RG 图中微生物衍生的 C 含量比 AG 图高 73.60 %,比 LG 图高 10.28 %(p < 0.05)。LG 样地植物源性 C 含量分别比 AG 样地和 RG 样地高 55.23 % 和 29.43 % (p < 0.05)。在 LG 图中观察到 (Ad/Al)v 和 (Ad/Al) 的比率最低 (p < 0.05)。Pearson 分析、结构方程模型和随机森林模型表明,由根和根输入中的氮含量引起的土壤有效氮主要解释了微生物衍生的 C 的变化。由地上输入引起的真菌 PLFA 的增加与微生物衍生的 C 呈正相关。根系输入通过影响 G+/G- 比值直接或间接地引起植物源 C 的变化。 综上所述,由于真菌生物量较高,土壤速效氮较低,将农田转化为自然恢复草地导致微生物衍生的 C 最高,这更有利于松嫩平原碱盐渍土中的 SOC 封存。
更新日期:2025-01-23
中文翻译:
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松嫩平原土地利用转换下,富氮根系调节碱盐渍土壤中的微生物和植物衍生碳
松嫩平原土地利用管理下盐碱土中微生物和植物衍生碳 (C) 的分布及其影响因素被忽略。因此,采用了一项为期 11 年的田间试验来探索微生物和植物来源的碳,以及它们与土壤顶部 0-20 cm 中植物残留物输入、土壤化学性质和微生物生物量(磷脂脂肪酸,PLFAs)的关系。试验包括玉米耕地 (MC)、苜蓿草地 (AG)、羊草草地 (LG) 和自然恢复草地 (RG) 4 个处理,每个处理重复 3 次。结果表明,AG、LG 和 RG 样地微生物来源和植物来源的 C 含量显著高于 MC 样地。RG 图中微生物衍生的 C 含量比 AG 图高 73.60 %,比 LG 图高 10.28 %(p < 0.05)。LG 样地植物源性 C 含量分别比 AG 样地和 RG 样地高 55.23 % 和 29.43 % (p < 0.05)。在 LG 图中观察到 (Ad/Al)v 和 (Ad/Al) 的比率最低 (p < 0.05)。Pearson 分析、结构方程模型和随机森林模型表明,由根和根输入中的氮含量引起的土壤有效氮主要解释了微生物衍生的 C 的变化。由地上输入引起的真菌 PLFA 的增加与微生物衍生的 C 呈正相关。根系输入通过影响 G+/G- 比值直接或间接地引起植物源 C 的变化。 综上所述,由于真菌生物量较高,土壤速效氮较低,将农田转化为自然恢复草地导致微生物衍生的 C 最高,这更有利于松嫩平原碱盐渍土中的 SOC 封存。